ihappyrubka

Космический аппарат LINK компании Katalyst всё ещё может спасти умирающий телескоп Swift, несмотря на серьёзную нештатную ситуацию.

Корабль, отправленный на орбиту для подъёма ветшающего телескопа NASA, стабилизирован после того, как неполадка привела к его неконтролируемому вращению. Это вселяет надежду, что телескоп ещё удастся спасти.

В обновлении, опубликованном во вторник, 11 августа, американская компания Katalyst Space сообщила, что «успешно загрузила обновление бортового программного обеспечения», которое вернуло её аппарат LINK под контроль на орбите. «Мы действуем осторожно и продуманно, оценивая работу LINK на каждом этапе», — говорится в заявлении компании.

LINK был запущен 3 июля с помощью ракеты, сброшенной с самолёта. Аппарат, спроектированный и построенный в рекордные сроки — менее чем за год после срочного запроса NASA — имеет единственную цель: спасти обсерваторию имени Нила Герелса Свифта.

Телескоп Swift стоимостью 500 миллионов долларов, запущенный в 2004 году, предназначен для изучения гамма-всплесков и других быстротечных событий в космосе. Он способен очень быстро перенацеливаться, что позволяет ему отслеживать множество объектов в день. «Ничто не может сравниться со Swift, — говорит Фил Эванс из Лестерского университета (Великобритания), который возглавляет участие университета в этом проекте. — Это единственный инструмент такого рода, который существует».

С момента запуска орбита телескопа постепенно снижалась из-за сопротивления атмосферы — с примерно 600 км над Землёй в 2004 году до менее чем 350 км сегодня. Поскольку замены Swift в планах не было, NASA в сентябре 2025 года заключило с Katalyst контракт на 30 миллионов долларов, чтобы попытаться поднять телескоп обратно на 600 км до того, как он войдёт в плотные слои атмосферы.

Однако в конце июля выяснилось, что LINK неконтролируемо вращается с периодом один оборот за 40 секунд, причём причины этого оставались неясны. В течение следующих двух недель инженеры с помощью двигателей аппарата пытались погасить это вращение.

Сейчас эти усилия, по-видимому, увенчались успехом, и миссия может продолжаться. «В ближайшие дни Katalyst сосредоточится на серии включений двигателей и манёвров, чтобы скорректировать орбиту LINK относительно Swift», — сообщила компания. Новая дата попытки подъёма пока не объявлена.

Чтобы уменьшить влияние атмосферного сопротивления, с февраля Swift находится в «режиме Супермена», поясняет Эванс. Телескоп и его солнечные панели расположены плашмя, по линии движения. «Режим Супермена сэкономил нам как минимум 17 км высоты, — говорит Эванс, — но это полностью остановило научные наблюдения».

Как только телескоп опустится до 300 км над Землёй, попытка поднять его обратно на 600 км, скорее всего, станет невозможной из-за слишком сильного сопротивления атмосферы. Так что идёт гонка со временем, чтобы добраться до телескопа, пока он не упал слишком низко. LINK оснащён тремя роботизированными манипуляторами для захвата Swift, а затем будет использовать свои двигатели, чтобы медленно поднимать орбиту в течение примерно трёх месяцев.

«Мы знали, что попытка этой спасательной миссии в такие беспрецедентно короткие сроки будет очень сложной, — заявил Шон Домагал-Голдман, директор отдела астрофизики NASA. — Но мы также знали, что попытка стоит того».

Если подъём не удастся, телескоп, вероятно, войдёт в атмосферу к Рождеству или, самое позднее, к Пасхе 2027 года, отмечает Эванс. «Мы стараемся об этом не думать», — говорит он.

Мы привыкли думать, что протон — это просто статичный набор кварков и глюонов. Однако реальность, как водится, сложнее. Ученые уже давно знают, из чего состоят эти частицы, но точное поведение и распределение внутренних «ингредиентов» до сих пор оставалось загадкой. А между тем, от этих деталей напрямую зависит успех экспериментов на коллайдерах: ведь именно там, сталкивая протоны, физики надеются открыть новые частицы или понять фундаментальные законы природы.

Главным математическим инструментом для изучения недр протона долгое время служила так называемая партонная модель. Она позволяет рассчитывать плотность частиц внутри протона с помощью теории вероятностей и предсказывать, как будет выглядеть его «начинка» в ходе ускорительных экспериментов.

«Партонная модель невероятно эффективна — на ней держится почти всё наше знание о внутреннем устройстве протона. Но если взглянуть на неё непредвзято, становится ясно: лежащая в её основе картина мира довольно классическая, — поясняет Алексей Владимиров из Мадридского университета Комплутенсе. — А это, конечно, заблуждение, потому что мы-то знаем, что существует квантовая механика».

Идеи о поиске квантовых эффектов внутри протона витают в научной среде с 1980-х годов, рассказывает Владимиров. Однако все эти годы разные эксперименты давали противоречивые, а порой и взаимоисключающие результаты.

Чтобы внести ясность, Владимиров с коллегами сосредоточились на одном характерном признаке квантового мира — интерференции. Если говорить проще, квантовые частицы обладают волновой природой, а интерференция — это когда две такие волны накладываются друг на друга: в одних точках они усиливаются, а в других — гасят друг друга. С точки зрения математики это выглядит так: если в классике вероятности просто складываются, то при интерференции к их сумме добавляются дополнительные члены.

Исследователям удалось выделить математические «отпечатки» квантовой интерференции, проанализировав более десятка совершенно разнородных массивов данных. Например, часть информации поступила из ЦЕРН (Швейцария), а часть — с немецкого ускорителя DESY. Причем ни один из этих экспериментов изначально не был нацелен на поиск интерференции.

«Все прежние попытки проваливались именно потому, что исследователи опирались на какой-то один источник данных, — поясняет Владимиров. — Собрать всё воедино было технически сложно, но это того стоило». В итоге ученые смогли четко зафиксировать конкретные случаи квантовой интерференции внутри протона — например, когда глюон «взаимодействует» сам с собой через пару «кварк-антикварк».

По словам Владимирова, это открытие заставляет физиков по-новому взглянуть на привычную модель: «Мы привыкли считать протон почти классическим набором частиц. Мы показали, что это не так, — он гораздо более квантовый, чем принято думать».

«Ценность этой работы в том, что она собирает воедино огромный объем информации из разных источников и говорит: "Смотрите, мы точно видим, что эффекты квантовой интерференции реально присутствуют в физических процессах"», — комментирует Владимир Браун из Университета Регенсбурга (Германия).

Браун отмечает, что это первый столь масштабный анализ, и он должен подстегнуть новые эксперименты. Например, будущие исследования на ускорителе имени Томаса Джефферсона в Вирджинии (США) могут выявить дополнительные признаки интерференции и связать их с другими явлениями, возникающими при столкновениях частиц на высоких скоростях.

Сам Браун, посвятивший этой теме 40 лет, признаётся, что его удивили детали. «Я, конечно, не сомневался в квантовой природе протона, — говорит он. — Но я ожидал, что самые яркие эффекты проявят себя совсем в другом месте, а не там, где они обнаружились».

В планах исследовательской группы — расширить базу данных, уточнить анализ и окончательно подтвердить свои выводы. Однако впереди не менее важный вопрос: как интерпретировать полученные результаты и составить цельную картину того, что на самом деле творится внутри протона.

Например, обнаруженный эффект интерференции тесно связан с квантовым спином кварков и глюонов. Эта характеристика до сих пор измерена очень приблизительно и плохо понята. Кроме того, физикам еще предстоит выяснить, как интерференция соотносится с силами, действующими на кварки и глюоны. В частности, речь идет о сильном ядерном взаимодействии — одной из четырех фундаментальных сил природы. Понимание этой связи приблизило бы нас к разгадке самых базовых законов Вселенной.

Карта далёкой галактики, на которой чёрными кружками (масштаб условный) отмечены положения трёх массивных чёрных дыр. Самая тяжёлая и самая лёгкая из них находятся в центре галактики, а третья расположена на её периферии.
Hannah Übler

Невероятная находка переворачивает представления о том, как устроен космос в свои «младенческие» годы.

Астрономы сделали ошеломляющее открытие: в галактике, расположенной в 12,5 миллиардах световых лет от нас, они обнаружили целых три сверхмассивные черные дыры. Это событие застало ученых врасплох — по их мнению, такие сложные системы попросту не должны были сформироваться так рано после Большого взрыва.

«Мы смотрим на Вселенную в ее глубочайшем детстве, — комментирует Дагл Доби из Сиднейского университета (Австралия), не принимавший участия в исследовании. — Как же вышло, что всего за какой-то миллиард лет после рождения космоса три гигантские черные дыры успели не только сформироваться, но и оказаться так близко друг к другу?»

История открытия началась в декабре 2024 года. Группа исследователей под руководством Ханны Юблер из Института внеземной физики Макса Планка в Германии изучала галактику J0148-4214 с помощью телескопа «Джеймс Уэбб». И тут они заметили неладное.

«Мы довольно быстро поняли, что свечение в центре галактики имеет какую-то странную, необычную форму», — рассказывает Юблер.

Детальный анализ показал: в ядре галактики бурлят два потока водорода, движущиеся с огромной скоростью. Это верный признак двух так называемых аккрецирующих черных дыр, которые находились на расстоянии всего 620 световых лет друг от друга. По космическим меркам — это буквально «рукой подать».

(Для тех, кто не в курсе: аккрецирующая черная дыра — это область пространства с чудовищной гравитацией, которая засасывает в себя окружающий газ, пыль и даже звезды. Для сравнения: в центре нашего Млечного Пути находится только одна такая «гигантская воронка».)

Но самое интересное ждало впереди. «Когда мы рассмотрели галактику целиком, мы заметили еще одну область на ее окраине с аналогичным быстрым водородным излучением, — продолжает Юблер. — Это указывало на третью, растущую черную дыру». Правда, эта находка находится гораздо дальше от пары — более чем в 5500 световых лет.

Ученые честно попытались найти альтернативное объяснение этому феномену. «Мы перебрали десятки вариантов: от одной-единственной дыры до взрывов сверхновых, ударных волн и гигантских звезд. Но ни одна из гипотез не выдержала проверки нашими данными», — говорит Юблер.

Раньше никто и представить не мог, что тройные системы черных дыр существовали уже в первые 1,2 миллиарда лет космической истории. «Это открытие доказывает, что процессы в ранней Вселенной были невероятно эффективны по части сближения массивных объектов. Более того, это намекает на то, что слияние черных дыр могло быть быстрым и дополнительным путем их стремительного роста в ту далекую эпоху», — добавляет она.

Коллеги уже высказывают свое мнение о находке. Кэролайн Фостер из Университета Нового Южного Уэльса (Австралия) считает, что выводы исследователей выглядят убедительно. «Следы, которые мы видим, очень похожи на "отпечатки пальцев" черных дыр, и странная форма лучше всего объясняется наличием именно двух отдельных объектов, — поясняет она. — С третьей дырой все еще проще: она далеко, так что здесь сомнений почти нет. Возможно, она только влетает в эту галактику, а может быть, ее выбросило туда гравитационными "играми" с двумя соседками».

По словам Фостер, наличие сразу трех дыр в одной системе говорит о том, что не так давно здесь произошло слияние галактик. Однако она предупреждает: по мере того как астрономы будут получать новые данные об этом объекте, могут появиться и другие трактовки.

Дагл Доби, в свою очередь, настроен оптимистично: «Тройная система — пока что самое логичное объяснение того, что мы видим». Он также уверен, что с запуском новых телескопов и развитием технологий мы будем находить подобные «троицы» все чаще. Похоже, Вселенная только начинает раскрывать свои самые удивительные тайны.

В далёком облаке газа, за 26 тысяч световых лет от нас, обнаружили ту самую молекулу, из-за которой малина сладкая. И это не шутка.

Учёные впервые нашли молекулы сахара прямо в межзвёздном пространстве, а не в метеоритах, которые упали на Землю. Это серьёзный аргумент в пользу того, что жизнь на нашей планете могла «подзаправиться» органикой извне — то есть её семена занесло из космоса.

Сахар — штука простая: углерод, водород и кислород. Но без него никуда: он не только топливо для клеток, но и основа для РНК и ДНК, нашей генетической памяти. Тут-то и возникает затык: в живых организмах сахар делают ферменты, а вот если попробовать воссоздать те же условия на древней, ещё безжизненной Земле — сахара почти не получается. Сплошная головоломка.

Но недавно сахар нашли в кусках астероидов и метеоритов. Значит, его могло занести и с неба. Испанская команда астрофизиков во главе с Изаскун Хименес-Серра решила пойти дальше и проверить: а есть ли сахар просто так, в космическом облаке, до всяких планет и астероидов?

Взяли радиотелескопы, навели на облако G+0.693−0.027. Оно и раньше славилось своей органической кухней — там находили десятки разных молекул, в том числе гликольальдегид (он вроде как родственник сахара, но сам сахар — нет).

Сначала искали простейшие трёхуглеродные сахара — тишина. Ничего. Тогда Хименес-Серра говорит: «А давайте глянем на четырёхуглеродный — эритрулозу, тот самый, что есть в малине». И тут — бац! — сигнал просто зашкаливал.

Цитата учёного прямо с эмоциями: «Я смотрела на показания и не верила: “Да ну, бред!”. А потом — нет, реально видим. И сахара там — просто прорва».

По расчётам, этот сахар мог образоваться ещё до того, как появилось Солнце. Потом он «законсервировался» внутри астероидов и комет, а примерно 4 миллиарда лет назад, когда по молодой Земле устроили метеоритный обстрел (учёные называют это Поздней тяжёлой бомбардировкой), всё это добро попало на планету. И в пересчёте на эритрулозу — от полумиллиона до 50 миллионов тонн! Представьте себе гору малинового сахара размером с город.

Сама Хименес-Серра объясняет просто: «Эти облака — это фабрики, где рождаются звёзды и планеты. И мы видим, что сложная органика, без которой жизни не бывает, может слепиться там уже на самых ранних стадиях».

Коллеги тоже в восторге. Японец Ёсихиро Фурукава говорит: «Мы такого ждали. Теперь ясно, что сахар мог прилететь не только с астероидами, но и напрямую из космических облаков».

И тут самое интересное. Как объясняет голландский учёный Нильс Лигтеринк, эта химия — дикая, непривычная для нас. Она происходит на пылинках, покрытых льдом, при минус 250 градусах по Цельсию, и всю эту кашу прошивает жёстким излучением. И тем не менее — получается сахар.

Его итоговая фраза, которая звучит почти как заклинание: «Получается, ингредиенты для жизни размазаны по всей галактике. Они буквально везде».

LIFE (Large Interferometer For Exoplanets) - так называется потенциальная будущая космическая миссия, работающая в среднем инфракрасном диапазоне и предназначенная для изучения атмосфер экзопланет и поиска жизни за пределами Солнечной системы. Под руководством Цюрихской высшей технической школы (EHT) LIFE может в один прекрасный день обнаружить жизнь на других планетах (если таковая существует).

Чтобы проверить, действительно ли это возможно, физики из EHT и Цюрихского университета провели исследование, в котором рассматривали нашу Землю так, как если бы она была экзопланетой. Полученные результаты говорят о том, что да, LIFE может правильно определить Землю как планету, на которой может процветать жизнь, с обнаруживаемыми уровнями биоиндикаторов, умеренным климатом и условиями, позволяющими иметь жидкую воду на поверхности.

LIFE: сеть из пяти спутников в поисках жизни

Миссия LIFE направлена на самое детальное на сегодняшний день изучение экзопланет, похожих на Землю. Это каменистые миры, размеры и температура которых сопоставимы с размерами и температурой нашей планеты. В этих мирах миссия, возможно, однажды сможет обнаружить следы внеземной жизни.

Концепция миссии предполагает размещение пяти небольших спутников в точке Лагранжа L2 системы Земля-Солнце, недалеко от космического телескопа Джеймса Уэбба. Вместе эти спутники образуют большой телескоп, который будет работать как интерферометр, улавливая инфракрасное тепловое излучение экзопланет.

Обнаруженный световой спектр может быть использован для определения состава этих экзопланет и их атмосфер. "Наша цель — обнаружить в световом спектре химические соединения, которые позволяют предположить наличие жизни на этих экзопланетах", — пояснил Саша Куанц, возглавляющий инициативу LIFE.

Земля как экзопланета

Чтобы завершить проект, ученым нужно было ответить на два важнейших вопроса, для чего они использовали нашу планету. Первый: если бы большой телескоп наблюдал за нашей Землей из космоса, какое инфракрасное излучение он бы зафиксировал?

Поскольку Земля наблюдалась бы с большого расстояния, она выглядела бы как точка, без каких-либо узнаваемых черт, таких как море или горы, точно так же, как выглядят экзопланеты, которые мы наблюдаем сегодня. Это означает, что спектры будут представлять собой пространственные и временные усреднения, зависящие от того, какие участки планеты будет наблюдать телескоп, в зависимости от углов и наклона, а также от продолжительности времени.

Второй вопрос: если проанализировать эти спектры, усредненные за несколько наблюдений, на предмет информации об атмосфере и состоянии поверхности Земли, то как результаты будут зависеть от таких факторов, как геометрия наблюдений и сезонные колебания?

Таким образом, исследователи рассмотрели три варианта геометрии наблюдений: два вида с полюсов, один экваториальный вид с центром в Африке и еще один экваториальный вид с центром в Тихом океане. Кроме того, они сосредоточились на данных, записанных в январе и июле, чтобы учесть большие сезонные колебания.

Да, мы можем определить обитаемую планету

Главный результат исследования обнадеживает. Если бы космический телескоп, подобный LIFE, наблюдал за планетой Земля, он бы обнаружил признаки умеренного, пригодного для жизни мира. Объединив тепловые спектры из эмпирического набора данных наблюдений Земли, дополненного шумовой моделью LIFE для создания фиктивных наблюдений, команда смогла обнаружить атмосферные концентрации углекислого газа, воды, озона и метана в инфракрасных спектрах земной атмосферы, а также условия на поверхности, способствующие присутствию воды. Особенно важны данные по озону и метану, поскольку эти газы вырабатываются биосферой Земли.

Что еще более важно, эти результаты не зависят от геометрии наблюдений. Это очень хорошая новость, поскольку точная геометрия наблюдений для будущих наблюдений за землеподобными экзопланетами, вероятно, будет неизвестна.

Что касается сезонности, то здесь все немного сложнее. Необходимо учитывать зависящие от сезона атмосферные изменения, которые, безусловно, внесут погрешность в усредненные спектры. Однако в целом исследование показывает, что космические миссии следующего поколения, такие как LIFE, могут не только оценить, пригодны ли для жизни близлежащие экзопланеты с умеренным климатом (но и вообще обитаемы ли они).